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专利号: 2025115029477
申请人: 尚品霖(厦门)科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、在地下结构施工区域布设采集点,并设置传感器组,实时采集地下结构施工区域的扰动数据,再将扰动数据传输到大数据监测管理平台中;

S2、在大数据监测管理平台中对扰动数据进行预处理,获取标准扰动数据集,并对标准扰动数据集进行特征提取,获取标准扰动特征向量集;

S3、基于标准扰动特征向量集进行构建扰动链评分模型,计算获得扰动链评分结果Rgchain,并预设扰动阈值Rth,对扰动链评分结果Rgchain进行初步对比评估;

所述S3还包括S32;

S32、基于历史样本的扰动链评分结果Rgchain,提取临界结构异常响应的扰动链评分结果Rgchain样本集,进行均值处理获取扰动阈值Rth,再将实时获取的扰动链评分结果Rgchain与扰动阈值Rth进行初步对比评估,判断当前地下水扰动行为;具体评估内容如下:当扰动链评分结果Rgchain>扰动阈值Rth,表示地下水扰动链异常,此时触发修复策略;

当扰动链评分结果Rgchain≤扰动阈值Rth,表示地下水扰动行为正常,此时无需干预继续监测;

S4、基于初步对比评估结果触发修复策略,所述修复策略通过提取沉降向量集,并结合扰动链评分结果Rgchain进行计算,得到结构响应评分Rstruct;

所述S4还包括S41;

S41、在初步对比评估触发修复策略后,提取沉降向量集与扰动链评分结果Rgchain进行结合计算,输出结构响应评分Rstruct;

所述结构响应评分Rstruct通过以下算法公式计算输出;

式中, 表示偏导数, 表示对时间变量t求偏导,exp表示指数函数,ΔZsup表示筏板瞬时沉降位移,Necho表示反射扰动能谱指标;

S5、将扰动链评分结果Rgchain与结构响应评分结果Rstruct代入至综合评分函数模型,计算得到综合质量演化评分结果Rsq,在预设响应区间阈值与综合质量演化评分结果Rsq进行二次对比评估,并执行相应的控制策略;

所述S5包括S51;

S51、通过构建综合评分函数模型,提取实时获取的扰动链评分结果Rgchain与结构响应评分结果Rstruct,并结合反射扰动能谱指标Necho,输入至综合评分函数模型中,进行计算输出综合质量演化评分结果Rsq,进行量化分析地下扰动行为对地下结构施工区域稳定性的联动影响强度;

所述综合质量演化评分结果Rsq通过以下构建的综合评分函数模型计算输出;

2.根据权利要求1所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:所述S1包括S11和S12;

S11、所述采集点包括采集点P1、采集点P2、采集点P3和采集点P4,同时在采集点内配置相应的传感器,实时采集地下结构施工区域的扰动数据,所述扰动数据包括地下水瞬时流速、地下水流动方向、水力梯度突跃频率、水头变化突变幅度、筏板沉降位移、沉降速率、主频偏移值以及频谱异常突变次数;

其中:

所述采集点P1通过设置于筏板结构下方20米深度处的孔隙水分布区域,并在采集点P1处安装电磁式地下水流速传感器与流向测定模组,用于采集地下水的瞬时流速与地下水流动方向原始数据;

所述采集点P2通过设置于筏板边缘与止水帷幕结构交界处的土层区域,并在采集点P2处安装孔隙水压力突跃频率检测传感器,呈放射状点阵式嵌入围护边缘土层中,用于采集单位时间内水力梯度突变频率和水头变化突变幅度;

所述采集点P3通过设置于筏板结构中轴线位置与对称角部位置,通过在采集点P3处安装光纤光栅沉降计,用于采集筏板结构沉降位移与沉降变化速率的原始数据;

所述采集点P4通过设置于筏板下方3米位置的帷幕结构连接交界区,在采集点P4处安装声波反射传感器和集成FFT分析功能的被动声学异常识别模组,用于采集地下结构界面区域反射声波的反射声波能谱的主频偏移值和单位时间内频谱异常突变次数;

S12、通过所有采集点内传感器内置的数据传输模组,使用以太网将数据传输模组与大数据监测管理平台进行无线连接,并将扰动数据上传至大数据监测管理平台。

3.根据权利要求2所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:所述S2包括S21;

S21、在大数据监测管理平台中对扰动数据进行预处理,获取标准扰动数据集,所述预处理包括数据时间对齐处理、方向类与速度类数据标准化、突跃类扰动数据去噪修正、结构沉降数据滤波平滑、声谱类数据频域滤波和数据格式统一;

所述数据时间对齐处理通过多源数据统一时间戳映射算法,对不同采集点上传的扰动数据采集时间进行对齐处理,构建时间序列一致的扰动数据集合;

所述方向类与速度类数据标准化通过归一化函数与方向角转换算法,对地下水瞬时流速与地下水流动方向进行单位量纲归一和坐标系统一,消除流场空间方向异构性影响;

所述突跃类扰动数据去噪修正通过三次样条拟合与高通滤波方法,对筏板沉降位移与沉降速率数据进行曲线平滑处理,抑制由于施工扰动和测点漂移引起的局部抖动误差;

所述声谱类数据频域滤波通过基于快速傅里叶变换FFT与带通滤波技术,对反射声波主频偏移值与频谱异常突变次数中的高频干扰信号进行滤除,保留有效频段变化趋势;

所述数据格式统一通过采用数值范围标准化的Z‑score标准化方法,将扰动数据不同量纲、单位和区间的原始数值统一至均值为0与标准差为1的标准区间,消除所有扰动数据中量纲影响,再采用结构化数据封装规则输出为标准扰动数据集。

4.根据权利要求3所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:所述S2还包括S22;

S22、基于预处理后的标准扰动数据集,提取进行特征提取,获取标准扰动特征向量集;

所述标准扰动特征向量集包括扰动向量集和沉降向量集;

所述扰动向量集包括地下水速率变化率ΔVgw、流向旋偏角Odiv、异常突跃频率Rhop和涌断突跃峰值;

所述沉降向量集包括筏板瞬时沉降位移ΔZsup和反射扰动能谱指标Necho;

所述异常突跃频率Rhop通过统计窗口函数与跳变阈值分析算法,从单位时间内的水力梯度突跃频率与水头变化突变幅度中提取异常突跃频率Rhop和涌断突跃峰值,异常突跃频率Rhop表示单位时间内突变事件的发生次数,涌断突跃峰值表示最大水头扰动幅值;

所述地下水速率变化率ΔVgw和流向旋偏角Odiv通过对地下水瞬时流速的序列应用相邻时刻一阶差分,得到地下水速率变化率ΔVgw,对地下水流动方向数据,以设计方向为基准方向,使用三维向量夹角计算公式获取当前流向旋偏角Odiv;所述反射扰动能谱指标Necho通过频率偏移滑动窗口分析法与功率谱突变检测,从反射声波的主频偏移值与单位时间内频谱异常突变次数中提取反射扰动能谱指标Necho,用于描述声谱扰动的综合强度;

所述筏板瞬时沉降位移ΔZsup通过沉降位移导数计算函数从筏板沉降位移和沉降速率中提取。

5.根据权利要求4所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:所述S3包括S31;

S31、基于非线性组合函数构建扰动链评分模型,提取标准扰动特征向量集中的扰动向量集,作为输入项输入至扰动链评分模型中,进行计算输出扰动链评分结果Rgchain;

所述扰动链评分结果Rgchain通过以下扰动链评分模型计算输出;

式中,log表示对数函数,tan表示正切函数。

6.根据权利要求1所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:所述S5还包括S52;

S52、基于历史地下工程的对应的正常工况、局部维修事件和异常事件的综合质量演化评分结果Rsq,将正常工况的上限值和局部维修事件的上限值,进行设置响应区间阈值;所述响应区间阈值包括第一响应阈值F1和第二响应阈值F2;

将响应区间阈值与综合质量演化评分结果Rsq进行二次对比评估,判断地下水扰动的情况下地下施工区域结构的稳定性,并基于二次对比评估结果进行执行相应的控制策略;

具体评估内容如下;

当综合质量演化评分结果Rsq≤第一响应阈值F1时,表示地下施工区域的扰动正常,不影响结构,无需进行干预继续监测;

当第一响应阈值F1<综合质量演化评分结果Rsq≤第二响应阈值F2时,表示地下施工区域的扰动存在异常,此时执行区域修复策略;

当综合质量演化评分结果Rsq>第二响应阈值F2时,表示地下施工区域的扰动存在破坏风险,此时执行全面干预;

所述区域修复策略通过提示对地下施工段区域注浆加固、负压抽排调控和延后当前段施工优化机械施工负载;

所述全面干预通过下达封闭指令,停止人员与机械进入当前地下施工段区域,并提示结构应急加固、更换帷幕止水层和试着垂直障壁。

7.基于大数据的建筑工程质量监测管理系统,应用于权利要求1‑6任一项所述的基于大数据的建筑工程质量监测管理方法,其特征在于:包括扰动数据采集模块、扰动数据处理模块、扰动分析模块、结构响应分析模块和联合分析模块;

所述扰动数据采集模块通过在地下结构施工区域布设采集点,并设置传感器组,实时采集地下结构施工区域的扰动数据,再将扰动数据传输到大数据监测管理平台中;

所述扰动数据处理模块通过在大数据监测管理平台中对扰动数据进行预处理,获取标准扰动数据集,并对标准扰动数据集进行特征提取,获取标准扰动特征向量集;

所述扰动分析模块通过基于标准扰动特征向量集进行构建扰动链评分模型,计算获得扰动链评分结果Rgchain,并预设扰动阈值Rth,对扰动链评分结果Rgchain进行初步对比评估;

所述结构响应分析模块通过基于初步对比评估结果触发修复策略,所述修复策略通过提取沉降向量集,并结合扰动链评分结果Rgchain进行计算,得到结构响应评分Rstruct;

所述联合分析模块通过将扰动链评分结果Rgchain与结构响应评分结果Rstruct代入至综合评分函数模型,计算得到综合质量演化评分结果Rsq,在预设响应区间阈值与综合质量演化评分结果Rsq进行二次对比评估,并执行相应的控制策略。